La dura textura y la mala palatabilidad de la paja son factores importantes que obstaculizan su aplicación en la alimentación. La expansión es una tecnología que puede mejorar la utilización de la biomasa, pero pocos estudios han revelado de manera integral cómo cambiar las características fisicoquímicas para mejorar el valor nutricional. En este estudio, se combinaron métodos mecánicos y químicos para estudiar las propiedades de textura, las propiedades reológicas y las estructuras fisicoquímicas de la paja, y se evaluó su valor de utilización mediante la digestión in vitro en el rumen. La expansión provocó la degradación de la hemicelulosa, la separación de la celulosa y la redistribución de la lignina, lo que resultó en una disminución de la cristalinidad. La dureza y la masticabilidad de la paja expandida se redujeron entre un 55% y un 66%, mejorando significativamente la palatabilidad. El estrés de compresión podría reducirse entre un 54% y un 73%, y la elasticidad de relajación se redujo en un 5% cuando la paja expandida fue comprimida. La deformación por compresión de la paja expandida fue el doble en comparación con la materia prima, y se mejoró el grado de compactación. La paja expandida mejoró significativamente la digestibilidad y la eficiencia de producción de gas, lo que se debió a que la estructura porosa aumentó la adherencia de los microorganismos del rumen; además, la reducción de la fuerza estructural interna de la paja redujo el consumo de energía durante la digestión. El contenido de lignina disminuyó en un 10%, la dureza disminuyó aún más en la expansión secundaria, pero la digestibilidad no mejoró significativamente.